Nanoparticules et nanocomposites

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Des matériaux céramiques poreux sont utilisés comme filtres pour éliminer les bactéries de l’eau, l’adjonction à ces filtres de nanoparticules d’oxyde d’yttrium (Y2O3) revêtues permet aussi de filtrer les virus par voie électrostatique.

Les nanomatériaux, que ce soit sous forme de particules, de fils ou de tubes, possèdent des particularité physiques uniques telles que, par exemple, les effets quantiques que présentent certaines de leurs propriété électroniques, une grande résistance mécanique et naturellement une surface spécifique particulièrement élevée. L’Empa dispose de larges compétences et d’installations performantes pour la synthèse de nanoparticules, de nanocristaux et de nanotubes de carbone avec des charges à l’échelle laboratoire et pilote.

Avec la synthèse par pulvérisation à la flamme, nous produisons des nanoparticules d’oxydes, telles que des nanoparticules d’oxyde de silicium, d’oxyde de titane, d’oxyde de zirconium, de perowskites, de différents oxydes mixtes et des particules composites de composition et de morphologie clairement définies. Les nanoparticules non oxydiques, telles que les nanoparticules de carbures et de nitrures, sont obtenues par la technologie plasma à couplage inductif (IPC) à partir de molécules précurseurs. De plus, une installation ICP est utilisée pour la production en grandes quantités de nanoparticules de silicium. Des nanofibres de compositions diverses sont produites par électrofilage, des nanocristaux métalliques et semi-conducteurs d’un diamètre de 3 à 20 nm largement monodisperses avec des procédés colloïdaux.

Avec ses installations pilotes, l’Empa produit des nanomatériaux dans les quantités nécessaires au développement de matériaux composites et de revêtements nouveaux. C’est ainsi qu’avec des nanoparticules oxydiques bien définies, il est possible d’optimiser les propriétés mécaniques, la résistance aux griffures, la super- hydrophilie, l’aptitude au nettoyage et les propriétés antibactériennes de composites polymères. L’incorporation de structures ultrafines de taille nanométrique permet d’améliorer notablement les propriétés fonctionnelles et structurelles pratiques de matériaux métalliques et céramiques, telles que par exemple leur conductibilité thermique et électrique, leur dureté, leur résistance à l’usure et leur stabilité à haute température. Les nanoparticules de silicium ou les nanocristaux d’étain sont des candidats parfaits pour remplacer le graphite comme matériaux des anodes dans les batteries lithium-ions. Les composites de ces matériaux présentent une capacité gravimétrique plus de trois fois plus élevée que celle du graphite, avec – ce qui est tout aussi important – une excellente stabilité de cycle.

 

Prof. Dr. Thomas Graule

Prof. Dr. Thomas Graule
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Prof. Dr. Giovanni Terrasi

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